铜铝复合材料生产与应用.docx

铜铝复合材料生产与应用【摘要】文章介绍了铜铝复合材料的制备方法包括爆炸复合法、轧制复合法、挤压-拉拔法并探讨了其在各个领域的应用。【关键词】铜铝复合材料;生产方法;领域;应用最近几年我国的科学技术飞速发展各领域对材料性能的需求也逐渐提高规定的使用条件甚至达到了非常严苛的程度例如在进行工业生产时不仅要节约成本尽可能少的消耗稀贵金属还要使材料的使用性能不受影响复合材料就是在这种情况下应运而生的。铜铝复合材料综合了铝和铜的化学与物理性能弥补了单一材料的不足而且价格互补有助于节约成本使生产效益提高。具有良好的应用前景。1铜铝复合材料的生产方法目前有许多方法可以生产铜铝复合材料例如双结晶器连铸法、充芯连铸法、挤压拉拔复合法、爆炸复合法、轧制复合法等现对较为常用的几种方法进行如下介绍。1.1挤压-拉拔法该方法通常用于简单断面型材和铜铝符合线、棒、管材的生产。对于复合铜铝双金属而言挤压-拉拔法非常适合原因是工艺较简单没有过高的设备要求而且铝和铜材质均较软很容易完成挤压拉拔操作。在具体生产时一般采用复合坯料挤压法首先用两个空心坯将内外层组装为复合坯接着再开始挤压与拉拔。该方法的缺点是很可能使界面呈竹节状、产生外形波浪严重时还会导致破裂与硬层现象;如果金属在挤压时没有均匀流动很可能导致挤压管材的内外层壁厚沿长度方向不均匀。其优点为模孔周围挤压变形区中高压、高温条件有助于扩散界面的原子实现冶金结合的目的;界面可能因挤压产生的延伸变形而出现比例较大的新生表面。1.2爆炸复合法该方法主要是依靠来自于炸药爆炸的能量两块碰撞的金属板在微秒级时间内产生104MPa的高压与106～107/s的应变速度进而达到焊接复合异种金属的目的。因为界面高温与加载压力持续时间很短不同元金属间无法发生完整的化学反应通常焊合区厚度小于几十微米所以在焊接大多数金属对时都能采用该方法。爆炸复合法在使用时存在危险性缺点为劳动条件差、机械化程度低。其优点较多例如复合材料有较高的结合强度能够符合各种异型件有较强的灵活性可避免生产脆性金属间化合物可以复合材料性能具有较大差异的金属组合。因为有金属的熔化与塑性变形存在于铜铝爆炸复合板的结合区铝和铜的原子在界面附近相互扩散有冶金过程发生于结合区且分离强度较高所以其结合强度也很高。1.3轧制复合法该方法的原理主要是通过轧制产生压力使至少两层的金属板一起出现塑性变形导致金属层表面破裂里层活化而洁净的金属露出板与面之间产生冶金结合通过热扩散使界面在后续热处理过程中进一步稳固并强化结合。异步轧制复合、冷轧复合和热轧复合都属于轧制复合法。通常先进行表面处理接着轧制复合最后实施热处理、采用该方法时使用的界面应当有一定的粗糙度且保持清洁有助于热扩散塑性变形和压力足够大。表面处理包括建立覆膜法、机械法与化学法一般通过结合采用机械法与化学法来提高处理效果。进行轧制复合时主要有三个步骤分别为冷轧复合、加热与二次轧制其优点包括效率高、工艺简单、复合强度大等。研究显示当压下量为60%轧制温度为430℃时获得的复合材料有较好的强度科学的热处理操作能够使界面性能受到金属化合物的影响程度减轻。2铜铝复合材料的应用2.1铜铝复合接头材料的应用制冷、电气、石化工等领域都应用了铜铝复合接头材料。因为这种材料有广泛的应用范围所以具有许多不同的品种例如太阳能接受装置、铜铝软带接头、熔铸型铜铝过渡接头、阴极铜铝压接器、变压器铜铝母线过渡装置接头等。现阶段我国主要采用镀覆过渡层焊、电子束焊、超声波焊、扩散焊、摩擦焊、压焊等焊接方法生产铜铝复合接头。2.2铜铝复合板带的应用将一层铜包裹于铝板表面而形成的复合材料就是铜铝复合板带。紫铜带不仅有很大的需求量而且具有广泛的应用面将其用铜铝复合板带替代后可以被应用于信号传输、电力传输等多个领域前景广阔为此类产业发展奠定了基础。目前我国主要通过铸轧法、模铸复合法、爆炸复合法轧制复合法等工艺生产铜铝复合板带每种方式的特点与优势均不同应当以产品的特点为依据选择相应的方法。通常情况下轧制复合法能够达到大规模工业化生产的目标美国首先研发了控制气氛轧制复合技术并且生产了与之相配套的设备能够通过带式法生产铜铝轧制复合板带生产效率比较理想。铜铝复合板带的种类很多所以应用范围也比较广泛。其中铝基覆铜箔层压板的优点主要有刚性好、尺寸稳定、板材平整、电磁屏蔽性好、易于机械加工、散热性好、热阻小等在电子元器件、电视机、摩托车、汽车等的印制电路板应用比较广泛。将铜铝复合板用作铜铝母线排的过渡接头与供电部位的导电板不会导致表面拉弧或过热不仅价格低廉而且可以延长导电板寿命降